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"Perfectionnements aux conducteurs électriqueisolés"
La présente invention est relative aux conducteurs électriques isolés, fils ou câbles, par exemple, comportant un diélectrique flexible et sensiblement non hygroscopique. La susbstance diélectrique la plus généralement employée à cet effet est une composition à base de caoutchouc vulcanisé possédant de bonnes propriétés isolantes.
Une telle substance offre l'inconvénient de ne pas résister au
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feu : une fois enflammée, elle continue à brûler. Par analogues au caoutchouc contre, des compos dérivés du butadiène chloro-2 substitué, coimussous le nom de "néoprène", possèdent, c'est un fait bien connu, des propriétés de résistance à la flamme, avec une résistance élevée au "claquage" électrique ; mais leur valeur comme isolant est de beaucoup inférieure à celle des compositions à base de caoutchouc vulcanisé généralement employées pour l'isolement.
La présente invention a pour objet le nouveau produit industriel constitué par un conducteur isolé au moyen d'un diélectrique composite comprenant une ou plusieurs couches internes, formées d'une composition isolante à base de caoutchouc vulcanisé, et une ou plusieurs couches externes en composition résistant à la flamme et ne renfermant pas moins de 20 % en poids de butadiène chloro-2 substitué, ci- aprèsd énommé composition à base de néoprène,l'épais- seur de la couche de composition à base de néoprène étant comprise entre 33 % environ et 75 % environ de l'ensemble.
La relation entre les proportions en épaisseur et les proportions en volume de la composi- tion à base de néoprène, d'une part, et l'ensemble du diélectrique, d'autre part, dépend de la dimension du conducteur, mais les limites de 33 % à 75 % indi- quées pour l'épaisseur peuvent être approximativement considérées comme l'équivalent de 35 % à 85 % en volume.
La demanderesse a constaté qu'un diélectrique composite pour conducteur, diélectrique constitué par une composition à base de caoutchouc vulcanisé et par une composition à base de néoprène, dans les proportions ci-dessus indiquées, possède de bonnes propriétés
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isolantes et stéteint de lui-même; autrement dit, lorsqu'il est soumis' à l'action d'une source extérieure de combustion, il ne transmet pas la flamme au-delà de la partie de diélectrique soumise à l'action de la source en question.
Lescouchesformant le diélectrique composite sont, de préférence, appliquées à l'état non vulcanisé sur le conducteur, puis vulcanisées ensemble sur ledit conducteur, grâce à quoi elles se trouvent réunies physiquement pour constituer un diélectrique d'une seule pièce.
Dans l'exposé précédent, l'expression "diélectrique" désigne la partie du câble sur laquelle on compte pour l'isolement du conducteur. Elle ne comprend pas une enveloppe ou gaine; celle-oi, bien qu'elle puisse posséder, dans une certaine mesure, des propriétés isolantes, est appliquée surtout pour assurer une protection mécanique au diélectrique. Par exemple, l'expression précitée n'englobe pas une gaine protectrice faite de caoutchouc tenace ou une enveloppe composite de ruban ou de tresse, ou encore une gaine en jute.
Toute composition à base de caoutchouc naturel du type habituellement employé pour l'isolement des câbles peut être utilisée pour former la partie interne du diélectrique composite. Voici un exemple d'une telle composition :
EMI3.1
<tb>
<tb> Caoutchouc <SEP> (de <SEP> plantation <SEP> première <SEP> qualité)
<tb> 50,0 <SEP> parties <SEP> en <SEP> poids
<tb> Ramollisseur <SEP> ............... <SEP> 2,0 <SEP> " <SEP> " <SEP> "
<tb> Oxyde <SEP> de <SEP> zinc <SEP> .............. <SEP> 15,0 <SEP> " <SEP> " <SEP> "
<tb> Soufre <SEP> ..................... <SEP> 2,0 <SEP> " <SEP> " <SEP> "
<tb> Accélérateur <SEP> ............... <SEP> 0,5 <SEP> " <SEP> " <SEP> "
<tb> Anti-oxydant <SEP> ............... <SEP> 0,5 <SEP> " <SEP> " <SEP> "
<tb> Talc <SEP> .......................
<SEP> 30,0 <SEP> " <SEP> " <SEP> "
<tb>
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La composition à base de néoprène peut comprendre du néoprène mélangé avec les produits accessoires habituels de vulcanisation, les ramollisseurs et les charges. Voici un exemple d'une composition à base de néoprène qui donne des résultats satisfaisants :
EMI4.1
<tb>
<tb> Néoprène <SEP> ..................... <SEP> 33,0 <SEP> parties <SEP> en
<tb> poids
<tb> Ramollisseur <SEP> ................. <SEP> 6,7 <SEP> " <SEP> " <SEP> "
<tb> Pigment <SEP> ...................... <SEP> 1,5
<tb> Magnésie <SEP> calcinée <SEP> légère <SEP> ..... <SEP> 3,3 <SEP> " <SEP> " <SEP> "
<tb> Oxyde <SEP> de <SEP> zinc................ <SEP> 3,3 <SEP> " <SEP> " <SEP> "
<tb> Colophane.................... <SEP> 1,0 <SEP> " <SEP> " <SEP> "
<tb> Soufre <SEP> 0,3 <SEP> " <SEP> " <SEP> "
<tb> Accélérateur <SEP> ................. <SEP> 0,3 <SEP> " <SEP> " <SEP> "
<tb> Anti-oxydant <SEP> ................. <SEP> 0,75 <SEP> " <SEP> " <SEP> "
<tb> Talc <SEP> ....... <SEP> q.s.
<SEP> pour <SEP> faire <SEP> 100 <SEP> " <SEP> " <SEP> "
<tb>
Lorsque les propriétés de résistance au feu sont de première importance, la proportion de composition à base de néoprène utilisée devra être plus grande que dans les cas où c'est la résistance d'isolement qui à le plus d'importance et l'épaisseur de la couche de composition à base de néoprène sera voisine de la limite supérieure indiquée plus haut elle pourra représenter, par exemple, de 70 à 75 % de l'épaisseur totale.
C'est ainsi, par exemple, qu'un conducteur peut être isolé au moyen d'un diélectrique comprenant trois couches superposées vulcanisées ensemble, la première étant une couche de composition à base de caoutchouc isolante ordinaire de 0,25 mm d'épaisseur radiale, la seconde une couche de composition à base dé néoprène de 0,30 mm dépaisseur et la troisième une couche de composition à base de néoprène
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de 0,40 mm d'épaisseur.
Lorsque l'épaisseur du diélectrique est relativement grande, il peut être désirable, pour des raisons d'économie, d'utiliser une quantité de composition à base de néoprène inférieure à celle indiquée dans le paragraphe précédent. En pareil cas, la proportion de néoprène est de préférence réduite à une valeur comprise entre 33 et 45 % de l'épaisseur totale du diélectrique et la partie du diélectrique composite constituée par la composition à base de caoutchouc naturel est formée de deux parties, à savoir une partie interne en composition isolante ordinaire à base de caoutchouc et une partie externe en une composition isolante à base de caoutchouc offrant une résistance à la combustion très grande,
mais cependant en aucune manière égale à celle qu'offre la composition à base' de néoprène qui forme la partie externe du diélectrique composite. La composition à base de caoutchouc utilisée pour la partie externe de la couche interne du diélectrique peut être une composition à base de caoutchouc au sélénium, c'est-à-dire une composition à base de caoutchouc naturel renfermant approximativement de 3 % à 10 % de sélénium.
Voici un exemple de composition à base de caoutchouc au sélénium ayant donné des résultats satisfaisants :
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EMI6.1
<tb>
<tb> Caoutchouc <SEP> ................ <SEP> 25,0 <SEP> parties <SEP> en <SEP> poids
<tb> Carbonate <SEP> de <SEP> magnésium <SEP> basique
<tb> léger <SEP> (connu <SEP> dans <SEP> l'industrie <SEP> du <SEP> caoutchouc <SEP> sous
<tb> le <SEP> nom <SEP> de <SEP> "carbonate <SEP> de
<tb> magnésie <SEP> léger")........ <SEP> 12,0 <SEP> " <SEP> n <SEP> "
<tb> Oxyde <SEP> de <SEP> zinc <SEP> ............. <SEP> 20,0 <SEP> " <SEP> n
<tb> Sélénium <SEP> .................. <SEP> 5,0 <SEP> " <SEP> " <SEP> "
<tb> Soufre <SEP> .................... <SEP> 0,15 <SEP> " <SEP> "
<tb> Anti-oxydant <SEP> ..............
<SEP> 1,0 <SEP> " <SEP> " <SEP> "
<tb> Accélérateur <SEP> 0,2 <SEP> non <SEP> "
<tb> Ramollisseur <SEP> .............. <SEP> 2,0 <SEP> " <SEP> " <SEP> "
<tb> Charge <SEP> inerte <SEP> 3465 <SEP> " <SEP> "
<tb>
Lorsque la partie du diélectrique composite formée par la composition à base de caoutchouc naturel comprend une partie externe de composition à base de caoutchouc au sélénium, le diélectrique qui peut, par exemple, avoir une épaisseur radiale totale de 1,44 mm, peut comporter une couche interne extrême d'une composition ordinaire à base de caoutchouc à bon isolement ayant une épaisseur radiale de 0,38 mm, une couche intermédiaire de caoutchouc au sélénium ayant une épaisseur radiale de 0,48 mm et une couche externe de 0,58 mm d'épaisseur radiale, cette dernière couche ayant la composition au néoprène de l'exemple donné ci-dessus,
toutes ces couches étant, de préférence, appliquées à l'état non vulcanisé et étant vulcanisées ensemble.
Le fait que le diélectrique perfectionné pour conducteurs possède une résistance d'isolement satisfaisante est démontré par le tableau suivant qui indique la résistance d'isolement du diélectrique de deux câbles de dimensions courantes munis d'un diélectrique composite conformément à l'invention.
Dans un cas (échantillon 1 à 4), les conducteurs ont un
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diélectrique comprenant une couche interne de la composition isolante au caoutchouc naturel spécifié dans l'exemple donné plus haut et deux couches de la composition au néoprène spécifié également dans l'autre exemple ; dans l'autre cas (échantillons 5 à 8), les conducteurs ont un diélectrique comprenant une couche interne de la composition isolante au caoutchouc précitée, une couche intermédiaire de la composition à base de caoutchouc au sélénium spécifiée dans l'exemple donné plus haut et une couche externe de la composition au néoprène indiquée dans l'exemple.
EMI7.1
<tb>
<tb>
Eohan- <SEP> Dimension <SEP> Epais- <SEP> Epais- <SEP> Epais- <SEP> Résistantillon <SEP> du <SEP> conduc- <SEP> seur <SEP> to- <SEP> seur <SEP> de <SEP> seur <SEP> du <SEP> ce <SEP> d'iso- <SEP>
<tb> n <SEP> teur <SEP> tale <SEP> du <SEP> la <SEP> couche <SEP> caout- <SEP> lement <SEP> en
<tb> . <SEP> diélec- <SEP> au <SEP> néoprè- <SEP> chouc <SEP> mégohms
<tb> trique <SEP> ne <SEP> en <SEP> % <SEP> au <SEP> sé- <SEP> par <SEP> 1000 <SEP>
<tb> mm <SEP> de <SEP> l'é- <SEP> lénium <SEP> mètres
<tb> paisseur <SEP> en <SEP> % <SEP> de
<tb> totale <SEP> l'épaisseur <SEP> totale
<tb> 1. <SEP> 3/ <SEP> 0,91 <SEP> mm <SEP> 0,96 <SEP> 73 <SEP> - <SEP> 1050
<tb> 2.7/ <SEP> 0,91 <SEP> mm <SEP> 1,04 <SEP> 73 <SEP> - <SEP> 800
<tb> 3. <SEP> 3/ <SEP> 0,91 <SEP> mm <SEP> 1,44 <SEP> 73 <SEP> - <SEP> 3000
<tb> 4.
<SEP> 7/ <SEP> 0,91 <SEP> mm <SEP> 1,49 <SEP> 73 <SEP> - <SEP> 1500
<tb> 5. <SEP> 3/ <SEP> 0,91 <SEP> mm <SEP> .0,96 <SEP> 40 <SEP> 33 <SEP> 4300
<tb> 6. <SEP> 7/ <SEP> 0,91 <SEP> mm <SEP> 1,04 <SEP> 40 <SEP> 33 <SEP> 1830
<tb> 70 <SEP> 3/ <SEP> 0,91 <SEP> mm <SEP> 1,44 <SEP> 40 <SEP> 33 <SEP> 3000
<tb> 8.. <SEP> 7/ <SEP> 0,91 <SEP> mm <SEP> 1,49 <SEP> 40 <SEP> 33 <SEP> 2900
<tb>
Des essais entrepris sur les échantillons 1 et 5 (conducteur de 3/ 0,.91 mm établi pour travailler sous 250 V et ayant une épaisseur radiale totale de diélectrique de 0,96 mm), il a été déduit que les valeurs asymptotiques des courbes obtenues en
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déterminant le temps nécessaire au claquage du diélectrique en fonction de la tension pour laquelle se produisait le claquage étaient d'environ 10 kV dans les deux cas.
C'est là une valeur de beaucoup supérieure à celle (6,5 kV) de la courbe pour un conducteur correspondant avec un diélectrique entièrement formé de caoutchouc isolant naturel semblable à celui qui a été utilisé pour constituer la couche interne des échantillons 1 et 5.
Une indication relative à la propriété de résistance au feu du diélectrique perfectionné a été obtenue en soumettant des échantillons des conducteurs isolés dont il est question dans le tableau précédent à la flamme d'un brûleur Barthel n 20 (du type décrit dans la British Standard Specification n 738/1937) pendant 60 secondes, l'échantillon étant maintenu dans une position verticale.
Les résultats suivants ont été obtenus :
EMI8.1
<tb>
<tb> Echantillon <SEP> ? <SEP> Durée <SEP> de <SEP> la <SEP> combus- <SEP> Longueur
<tb> tion <SEP> en <SEP> secondes <SEP> totale <SEP> affeoaprès <SEP> éloignement <SEP> tée <SEP> en <SEP> millide <SEP> la <SEP> flamme <SEP> mètres
<tb> 1. <SEP> 0 <SEP> 89
<tb> 2. <SEP> 10 <SEP> 95
<tb> 3. <SEP> 22 <SEP> 114
<tb> 4. <SEP> 0 <SEP> 75
<tb> 5. <SEP> 3 <SEP> 89
<tb> 60 <SEP> 15 <SEP> 82,5
<tb> 7. <SEP> 10 <SEP> 108
<tb> 8. <SEP> 13 <SEP> 75
<tb>
Dans le cas de conducteurs dont le diélectrique était fait en totalité de caoutchouc
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isolant ordinaire, le diélectrique continuait à brûler avec force après éloignement de la flamme, même si la durée d'application de celle-ci était de moins de 60 secondes.
Le diélectrique perfectionné pour conducteurs possède des propriétés mécaniques très satisfaisantes. Des essais faits sur des tubes du diélectrique perfectionné, obtenus en extrayant le conducteur du fil ou câble isolé, ont donné les résultats suivant's :
Résistance normale à la traction en kg/cm2 des diélectriques au caoutchouc/néoprène et au caoutchouc/caoutchouc au sélénium/néoprène................... de 77 à 91
Allongement pour cent, à la charge de rupture, de chacun des diélectriques susvisés..............
de 450 à 500
Le procédé perfectionné de fabrication de conducteurs isolés conformément à l'invention offre aussi cet avantage important que le diélectrique résiste mieux à l'action des huiles et des graisses que le diélectrique des câbles ordinaires isolés au caoutchouc vulcanisé d'usage général à l'heure actuel.